Microplastics from artificial turf fields : Reasons for spreading of microplastics and a qualitative analysis of the spread to drainage and stormwater wells

Mikroplaster och dess miljöeffekter är ett forskningsområde under utveckling. Provtagning och analysmetoder försvåras av att mikroplaster kan komma från olika råvaror, vilket innebär att dess innehåll, partikelstorlek samt densitet kan variera. Det är däremot tydligt att mikroplaster är ett problem i marina miljöer då intag och ackumulering av mikro- och makroplaster har registrerats i ryggradslösa djur, fiskar, däggdjur och fåglar. Mikroplaster kan påverka bland annat matsmältningen och reproduktionen för vattenlevande djur. Mikroplaster har även registrerats i föda som är relevant för människor, men vilka effekter mikroplaster har på människor är ännu oklart. I en rapport från år 2017 uppskattade Svenska Miljöinstitutet (IVL) konstgräsplaner till att vara den näst största kvantifierade källan till spridning av mikroplaster till miljön med 1638 – 2456 ton per år, efter slitage från däck och vägar. Fotboll är en av Sveriges populäraste sporter och antalet konstgräsplaner i landet uppgick år 2016 till 1336 stycken. Till följd av att konstgräsplaner anses som en viktig källa till spridning av mikroplaster är det viktigt att utröna orsakerna till hur och varför mikroplaster sprids från konstgräsplaner och även vilka åtgärder som kan sättas in för att minska spridningen. Syftet med denna studie är att identifiera orsakerna till spridning av mikroplaster samt att presentera åtgärder som kan minska den totala spridningen av mikroplaster från konstgräsplaner. Metodiken utgick från tidigare studier av mikroplaster i vattenmiljö och vattenprover inhämtades från två konstgräsplaners dräneringsbrunnar och från en konstgräsplans lysimetrar, vilka har samlat upp vatten som har infiltrerat genom planen. Utöver detta har även fältstudier med observationer utförts vid två konstgräsplaner och samtal med driftsansvariga har bidragit med ytterligare relevant information om hur mikroplaster kan spridas. Resultaten visar att mikroplaster sprids från konstgräsplaner och att de identifierade orsakerna till spridningen, utan inbördes storleksordning, främst är: Aktivitet på planen Borstning av planen Snöröjning Regn (vilket innebär infiltration genom planen samt ytavrinning) Dessa orsaker, samt möjliga spridningsvägar för mikroplaster från en konstgräsplan till omgivningen, har visualiserats i en konceptuell modell, figur 11. Modellen har två systemgränser; det inre systemet utgörs av själva konstgräsplanen, medan det yttre systemet utgörs av närområdet runt omkring planen och kan likställas med idrottsanläggningen. Det är endast mikroplaster som sprids från det yttre systemet ut till omgivningen som bedöms kunna ha ekologiska konsekvenser. Okulära mikroskopstudier av vattenprover från dräneringsbrunnar visade på förekomst av mikroplaster. Kvantifiering av mängden fast material som kan nå dräneringsbrunnar, där mikroplaster utgör en okänd andel, uppgick till maximalt 340 – 370 kg per år och konstgräsplan med måtten 105m×65m. Mängden mikroplaster som maximalt kan infiltreras genom en konstgräsplan ner till dess dränering kvantifierades till 0,003 kg per år och konstgräsplan med måtten 105m×65m. Detta indikerar att det kan krävas mer öppna transportvägar, exempelvis öppna brunnar, för att mikroplaster ska kunna nå dräneringsbrunnar i en större viktmässig omfattning. Kvantifieringen av övriga orsaker till spridning av mikroplaster från konstgräsplaner till omgivningen är osäker, men försiktiga uppskattningar visar på att de är viktmässigt omfattande. För att mäta och säkerställa antalet partiklar som sprids från konstgräsplaner skulle mer omfattande provtagningar och analyser behöva genomföras. Konkreta åtgärder som kan tillämpas för att minska den totala spridningen av mikroplaster från konstgräsplaner är att borsta av kläder och skor innan planen eller anläggningen lämnas, informera personer som uppehåller sig vid planerna om problematiken, täcka för brunnar vid driftsaktiviteter, strategisk hantering av snöröjning, återföra granulat från anläggningen till själva planen, installera filter i brunnar samt att tömma brunnar på vatten och material. För att sätta problemet med mikroplaster från konstgräsplaner i sitt sammanhang så är det viktigt att förstå problemet i sin helhet. Vidare studier föreslås fokusera på att kvantifiera ovan nämnda orsaker till spridning av mikroplaster från konstgräsplaner, samt att kartlägga och kvantifiera spridningen utifrån de olika spridningsvägarna.Microplastics and its environmental impacts is a research area under development. Sampling and analysis methods are complicated by the fact that microplastics may come from different raw materials, which means that its content, particle size and density may vary. It is clear that microplastics is a problem in marine environments as intake and accumulation of micro- and macroplastics have been recorded in invertebrates, fish, mammals and birds. The microplastics may affect, among other things, the digestion and reproduction of aquatic animals. The microplastics have also been recorded in foods that are relevant to humans, but what effects microplastics have on humans is still unclear. In a report from 2017, the Swedish Environmental Research Institute (IVL) estimated artificial turf fields to be the second largest quantified source for spreading the microplastics to the environment with 1638 - 2456 tons per year, after wear of tire and roads. Football is one of Sweden's most popular sports and the number of artificial turf fields in the country in 2016 reached 1336. Due to the fact that artificial turf fields is considered an important reason for the spreading of microplastics, it becomes important to investigate the reasons why and how microplastics are spread from artificial turf fields and also what measures can be taken to reduce the spread. The purpose of this study is to identify the reasons why microplastics are spread, as well as to present measures that can reduce the overall spread of microplastics from artificial turf fields. The methodology is based on previous studies of microplastics in aquatic environments and water samples were collected from drainage wells that belonged to two artificial turf fields and from a “water-infiltration-sampler” from a third field. In addition, field studies with observations have been carried out at two other artificial turf fields, and conversations with maintenance personal have provided additional relevant information on how microplastics can be spread. The results show that microplastics are spread from artificial turf fields and the identified reasons for this spreading, without specific order of magnitude, are mainly: Activity on the field Brushing of the fields Snow plowing of the fields Rain (which means infiltration through the field as well as surface runoff) These causes, as well as possible pathways for the spreading of microplastics from an artificial turf field to the surroundings, have been visualized in a conceptual model, Figure 11. The model has two system boundaries; the inner system consists of the field itself, while the outer system is the direct area around the field and can be equated with the sports facility. It is only microplastics that are spread from the outer system to the environment which is considered to cause ecological consequences. Ocular microscopy studies of water samples from drainage wells showed presence of microplastics. Quantification of the amount of solids that can reach the drainage wells, where microplastics constitute an unknown proportion, amounted to a maximum of 340 – 370 kg per year and artificial turf field measuring 105m×65m. The maximum amount of microplastics that can infiltrate through an artificial turf field down to its drainage system was quantified to 0,003 kg per year and artificial turf of 105m×65m. This indicates that more open transport routes, such as open wells, could be needed to allow microplastics to reach drainage wells to a greater extent. The quantification of other causes for the spreading of microplastics from artificial turf fields to the environment area is uncertain, but careful estimations show that they are weighty comprehensive. To measure and secure the number of particles that are spread from artificial turf fields, more extensive sampling and analysis would have to be carried out